中国科学院微观磁共振重点实验室的彭新华教授和江敏副教授领衔的研究团队，近日在国际上引起了广泛关注。他们利用先进的量子精密测量技术，在难以捉摸的“轴子窗口”（10 ueV-1 meV）内，对轴子暗物质进行了直接搜寻实验，成功将探测界限推升了至少50倍。
这一重大突破已于11月4日被国际知名学术期刊《物理评论快报》所刊登，并被选为“编辑推荐”文章，足见其重要性。同时，该研究成果也获得了美国物理学会Physics Viewpoint栏目的专文评述，印第安纳大学伯明顿分校的Michael Snow教授对其创新性给予了高度评价。
粒子物理标准模型虽然经历了半个世纪的验证，但它所描述的粒子和相互作用仅占宇宙能量密度的5%。因此，探寻暗物质，尤其是轴子这种热门候选粒子，成为了物理学界的前沿课题。轴子与标准模型粒子的相互作用微弱，但能够引起能级的微小移动，这为量子精密测量技术提供了用武之地。
研究团队采用了两个相距60毫米的极化129Xe原子系综，其中一个作为自旋传感器，另一个作为自旋源，来探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。通过混入碱金属，他们成功实现了对原子系综极化矢量信号的高达145倍的放大，从而构建了一个极为灵敏的轴子暗物质探测器。
然而，轴子暗物质的信号极其微弱，极易受到环境噪声和经典磁场干扰的影响。为了克服这一难题，研究人员精心设计了磁屏蔽系统，将经典磁场信号抑制了惊人的1010倍。他们还运用了最优滤波技术，以最大限度地提高信噪比。
尽管在这次实验中未能直接观测到轴子暗物质的存在证据，但研究团队在轴子窗口内给出了迄今为止最强的中子-中子耦合界限，刷新了国际纪录。这一成果不仅彰显了量子精密测量技术在暗物质探测中的巨大潜力，也为未来的暗物质研究打下了坚实的基础。
